作为银河系的基本物理参数之一，银河系的质量对理解银河系乃至本星系群的动力学至关重要。精确测量银河系质量也是检验冷暗物质宇宙学模型在小尺度上适用性的关键。但是，受观测的限制，国际上至今对银河系质量的估计依然存在很大的不确定性。

近日，由三峡大学天文与空间科学研究中心、中国科学院国家天文台、澳大利亚斯温伯恩理工大学以及上海交通大学等单位组成的国际研究团队利用我国郭守敬望远镜（LAMOST）的海量光谱以及欧空局盖亚（Gaia）卫星的高精度自行数据，精确测量出银河系的质量约为5500亿倍太阳质量。该结果相比国际其它团队测量的平均值（约1万亿倍太阳质量）缩小了近一半，精度提高了近一倍。相关成果正式发表于英国《皇家天文学会月刊》（2022,MNRAS,516,731B）。这是该团队近年来开展系列相关研究工作的第三项成果。论文链接：点击这里。

相比于国际其它团队的研究，LAMOST提供的大样本光谱数据是该研究成果的主要优势之一。研究团队从LAMOST光谱数据中精选出1万多颗“均匀”（即剔除了星流等子结构）的银晕恒星。该样本不仅数量多、覆盖范围大（20万光年范围），而且还拥有每颗星的三维位置、三维速度以及金属丰度。这为团队围绕银晕开展系列具有国际竞争力的研究奠定了坚实的数据基础。利用该样本，三峡大学Sarah副教授等人2019年首次测量了银河系恒星晕的各向异性参数（Sarah et al. 2019, AJ, 157, 104）; 2021年，研究团队进一步揭示了各向异性参数与恒星金属丰度及年龄的相关性（Sarah et al. 2021, ApJ, 919, 66）。作为银晕系列研究的第三项成果，该团队使用三维球对称金斯方程（3D Spherical Jeans Equation）和示踪质量估计法（Tracer Mass Estimator , TME）两种方法测得了一致的银河系质量。

图1   图为国际上各个工作组测量出的银河系质量（以往天文学家测量结果的平均值大约为1万亿倍太阳质量）。

早在2008年，国家天文台的薛香香博士（该系列工作的主要负责人之一）等人测量出银河系的质量大约为1万亿倍太阳质量，比以往天文学家们测定的结果“瘦”一半。我们最新的结果表明，银河系可能比大家认为的还要再“苗条”一半。这意味着银河系中不发光但产生引力的暗物质比原先估计的要少得多。这进一步支持了马克斯·普朗克天文所所长汉斯-瓦尔特·里克斯的猜想：“较小的银河系质量也意味着银河系迫使卫星星系围绕其旋转的能力较小，故大、小麦哲伦星云可能并非银河系的卫星星系，而仅仅是目前刚好在银河系附近的‘匆匆过客’。”

这项工作得到了国际同行的高度评价，正如审稿人评价道：“我推介这项出色的工作，作者不仅行文清晰，而且详细分析了令人激动的新数据，最终得到了可靠的银河系质量。”

该系列工作的主要完成人为Sarah A. Bird博士，自2014 年获得芬兰图尔库大学天文学博士学位以来，Sarah先后在中国科学院上海天文台和国家天文台从事博士后研究工作。2021年至今，在三峡大学天文与空间科学研究中心担任副教授。近些年来，她先后获得LAMOST奖学金、中国科学院院长国际奖学金计划、阿里云奖学金、三峡大学高层次人才引进基金等资助。该工作还同时得到了湖北省杰出青年基金（2019CFA087）、国家自然科学基金以及载人空间站工程巡天空间望远镜（CSST）首批科学研究项目的资助。